Молекулярная абсорбционная спектроскопия
Фотоэлектроколориметрический метод анализа основан на поглощении света анализируемым веществом в видимой области спектра 400-780 нм; является разновидностью молекулярной спектроскопии.
В основе фотометрического метода анализа лежит избирательное поглощение света частицами (молекулами или ионами) вещества в растворе, при некоторых длинах волн светопоглощение происходит интенсивно, а при некоторых – свет не поглощается. Поглощение квантов hν электромагнитного излучения оптического диапазона молекулой или ионом обусловлено переходом электронов на орбитали с более высокой энергией. Цветность как способность к поглощению определенных квантов электромагнитного излучения оптического диапазона определяется электронным строением молекулы. Обычно это связано с наличием в молекуле хромофорных групп. Конкретные хромофорные группы обуславливают возможность осуществления определенных электронных переходов.
Каждая молекула обладает определенным набором возбужденных квантовых состояний, отличающихся значением энергии, поэтому интенсивно поглощаются те кванты света, энергия которых равна энергии возбуждения молекулы. Характер поглощения зависит от природы вещества, на этом основан качественный анализ. Для количественного анализа используют зависимость светопоглощения от концентрации определяемого вещества.
Количественная связь между поглощением света и концентрацией абсорбирующего вещества выражается законом Бугера – Ламберта – Бера. Этот закон представляет собой основную зависимость, которая используется в молекулярных спектральных методах количественного анализа. В 1729 г. Бугером, а в 1760 г. независимо от него Ламбертом, была установлена зависимость, которая связывала поглощение света с толщиной абсорбирующего слоя.
|
|
|
Рассмотрим прохождение монохроматического светового пучка с интенсивностью I0 через светопоглощающий раствор толщиной l. частично световой поток рассеивается, преломляется, но большая часть его поглощается, и из раствора выходит световой поток It, интенсивность которого меньше I0.
закон Бугера – Ламберта: слои одинаковой толщины при прочих равных условиях поглощают равную долю подающего монохроматического излучения.
, (40)
где k – коэффициент светопоглощения; 
– указывает на уменьшение светового потока.
Закон Бера описывает зависимость светопоглощения от концентрации вещества в растворе:
, (41)
где с – концентрация раствора моль/л.
В анализе применяется основной закон светопоглощения Бугера – Ламберта – Бера: количество электромагнитного излучения, поглощенное раствором, пропорционально концентрации поглощающих частиц и толщине слоя.
|
|
|
, (42)
принято считать абсорбцией или оптической плотностью и обозначать А.
A=ε∙ c ∙l,(43)
где ε – молярный коэффициент светопоглощения 
. Физический смысл ε: если концентрация определяемого вещества 1 моль/л, толщина поглощающего слоя 1 см, то ε будет равен оптической плотности раствора.
Закон справедлив только для разбавленных растворов и в определенных условиях:
1) постоянство состава и неизменность поглощающих частиц в растворе;
2) монохроматичность и параллельность проходящего через раствор лучистого потока небольшой интенсивности:
3) постоянство температуры.
молярный коэффициент ε светопоглощения раствора характеризует чувствительность реакции и является постоянной величиной для данного окрашенного соединения. Для повышения чувствительности определения выбирают реакцию с максимальным значением ε (см. в справочниках по аналитической химии).
Для проведения фотометрических исследований необходимо соблюдать условия:
1) фотометрическая реакция должна проходить быстро, избирательно, полностью и воспроизводимо, а окраска образующейся аналитической формы должна быть устойчивой во времени и к действию света;
|
|
|
2) аналитический реагент вводят в количестве, достаточном для перевода всего определяемого вещества в аналитическую форму;
3) при проведении реакций выбирают такую область рН, в которой небольшое изменение рН не влияет на светопоглощение, а оно при этом максимально;
4) фотометрические измерения проводят в определенном интервале длин волн, при этом ориентируются на большее различие в поглощении аналитической формы и исходных реагентов, чем больше контрастность, тем удобнее реакции для фотометрирования;
5) поглощение всегда измеряют относительно раствора сравнения, поглощение которого принимается за оптический ноль.
При выполнении анализа необходимо соблюдать следующую схему:
1) переведение пробы анализируемого вещества в растворе;
2) получение окрашенной аналитической формы в результате проведения фотометрической реакции;
3) измерение светопоглощения раствора аналитической формы;
4) обработка полученных данных.
В видимой части спектра воспринимаемый цвет – результат поглощения веществом определенного участка сплошного спектра электромагнитного излучения (белого цвета). Цвет раствора является дополнительным к цвету поглощенного излучения.
|
|
|
| Интервал длин волн поглощенного излучения, нм | Цвет поглощенного излучения | Цвет анализируемого раствора |
| 400-435 | фиолетовый | желто-зеленый |
| 435-480 | синий | желтый |
| 480-490 | голубой | оранжевый |
| 490-500 | голубовато-зеленый | красный |
| 500-560 | зеленый | пурпурный |
| 560-580 | желто-зеленый | фиолетовый |
| 580-595 | желтый | синий |
| 595-605 | оранжевый | голубой |
| 605-730 | красный | голубовато-зеленый |
| 730-760 | пурпурный | зеленый |
Регистрация аналитического сигнала осуществляется с помощью однолучевых или двухлучевых с компенсационной схемой фотоэлектроколориметров (КФК или ФЭК).
|
| Рис. 13. Фотоэлектроколориметр КФК-3. |
Дата добавления: 2016-01-04; просмотров: 76; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!